基于無人機傾斜攝影的礦區地質測量技術探析

（遼寧省地理信息院，遼寧 沈陽 110034）

作為快速獲取三維數據的方法之一，無人機傾斜攝影的特征在于將無人機和傾斜攝影的有關技術進行了巧妙結合，選擇無人機作為對傳感器進行搭載的平臺，能夠從多個角度完成影像的獲取工作，解決傳統航測僅能進行垂直拍攝的問題，同時獲得建筑物立面和頂面的數據，為后續工作的開展奠定良好基礎，另外，低成本，高效率同樣是無人機傾斜攝影的優勢所在。可以說，將其應用在對礦區地質進行的過程中具有十分重要的現實意義。

1 數據獲取

圖1 利用無人機傾斜攝影對礦區地質進行測量的流程

無人機傾斜攝影之所以能夠成為現實，主要依托于越發完善的計算機技術及相應的視覺原理，總的來說，無人機傾斜攝影的優勢，在于它能夠在沒有掌握相機姿態、檢校和位置的條件下，將曝光時相機的位置、方位元素以及三維點云數據進行自動恢復，但是在實際應用時人們發現，如果想要在對礦區地質進行測量的過程中，將無人機傾斜攝影具有的作用進行充分發揮，需要將三維數據項當地實用坐標進行轉換，換句話說，就是在無人機航飛前，在測量地區完成控制點的布設工作，再利用RTK對控制點的實用坐標加以采集[1]。

數據獲取的具體步驟如下：首先，在谷歌地圖上下載作為底圖的影像，然后測區繪制，接下來輸入飛行參數，最后產生航點數據，具體如圖1所示。

在完成上述步驟后，工作人員就可以將規劃后的航線，向無人機的飛控系統進行上傳，通過航飛的方式完成數據獲取的有關工作。

2 三維重建

在對數據進行預處理后，工作人員就可以通過SIFT算法完成影像特征點匹配的有關工作，基于RANSAC方法，進行定向模型粗差檢測。

在對雙模型間存在的重疊點加以處理時，較常使用的方法是前方交會計算，可以說對該法進行合理應用，不僅能夠剔除粗差點，還能夠確定連接點數量較多的影響，在進行相對定向的基礎上，完成對定向線元素及旋轉矩陣加以計算的工作，最后將二者相乘，將結果作為對定向正確性進行判斷的依據，完成自由網的構建工作。另外，光束法空三測量的方法在利用無人機對礦區地質進行測量的過程中也是較常出現的，具體如下所示。

V=CΔ+KGΔG+KTΔT-LP1

Vd=IΔ-LdPd

VG=IΔG-LGPG

其中，Δ代表的是影像的外方位元素改正數；C代表的是Δ的系數矩陣；KG、KT代表的是控制點、連接點所對應改正數的系數矩陣；ΔG、ΔT代表的是控制點、連接點對應的坐標改正數；L代表的是像點觀測和結果的差；I代表的是單位矩陣；Ld、LG代表的是虛擬觀測向量；P1、Pd、PG代表的是像點觀測方程，虛擬元素觀測方程，控制條件方程的權陣[2]。合理應用該測量方法，能夠得到不存在畸變且外方位元素精度較高的影像，為創建三維模型以及提取紋理的有關工作奠定良好基礎。

3 真正射影像生成

以區塊為基礎衍生出的多視匹配法，能夠通過對多基元且多視密集的影像進行匹配的方式，完成立體像對創建的工作。對影像數據進行處理，具體處理的步驟為：首先，檢查無人機傾斜攝影得到的礦區地質影像資料的完整性與可靠性，按照前視、后視、左視、右視、下視等五鏡頭數據進行分類存放，并保證不同文件夾內的礦區地質影像數量一致。對各文件夾進行進一步檢測，若出現多片或者少片的狀況，則及時刪除處理錯誤影像。最后，檢查不同影像文件的拷貝時間是否出現跳躍值，確保影像數據的結構完整。根據規則格網對空間平面進行劃分，將劃分后平面視為影像生成的基礎，綜合物方面元、像方特征點、成像信息以及特征信息，對影像不固定匹配的有關策略進行運用，便能夠高質量完成針對無人機所采集多視影像開展的密集匹配工作。在此基礎上，結合實際需求對并行算法加以應用，獲取與多視影像對應的同名點坐標及三維點云數據，再經由像控點建立起符合測量要求的坐標轉換模型，在完成轉換坐標、地理注冊的工作后，便可以將三維點云向當地坐標進行轉換，并生成相應的DSM，最后兩個步驟分別是紋理映射以及真正攝糾，三維模型及真正射影像至此生成。

在完成上述工作后，CASS的數字化成圖就成為了需要工作人員引起重視的部分，將光柵圖像插入CASS軟件之中，將真正射影像作為底圖進行應用，在三維重建的輔助下，得出全要素的三維模型數據，并對其加以調繪，為礦區地質的矢量采集提供幫助。

4 結語

通過對上文所敘述的內容進行分析能夠看出，作為確權、登記、發證的前提，礦區地質測量的重要性不言而喻，無人機傾斜攝影憑借低成本、高效率等諸多優勢，成為了對地理數據進行快速獲取的主要平臺。實踐結果表明，將無人機傾斜攝影的有關技術應用在礦區地質測量的過程中，不僅可以提高測量精度，還能夠減少測量需要投入的人力、物力和財力，具有無法被替代的重要作用，目前，該法已經在我國農村地區得到了廣泛的推廣及應用。

[1]曲林,馮洋,支玲美,等.基于無人機傾斜攝影數據的實景三維建模研究[J].測繪與空間地理信息,2015(3):38-39.

[2]王果,蔣瑞波,肖海紅,等.基于無人機傾斜攝影的露天礦邊坡三維重建[J].中國礦業,2017,26(4):158-161.